廣州大學/山東大學Nano Energy:給體-受體型COF-ZIS核殼結構S型異質結高效光催化析氫 2024年4月21日 上午8:44 ? 頂刊 ? 閱讀 35 第一作者:Chao Cui 通訊作者:王家海,劉宏,于小雯 通訊單位:廣州大學,山東大學 論文速覽 共價有機骨架(COFs)具有優異的光吸收能力、大比表面積和可調能帶結構等優點,在光催化劑方面具有廣闊的前景。然而,COF通常遇到光生載流子的嚴重復合問題。因此,迫切需要設計有效的基于COF的異質結構來增強載流子的分離。 本研究開發了一種新型的給體-受體型共價有機框架(COF)/ZnIn2S4核殼結構S型異質結,用于高效的光催化析氫。 本工作中,通過縮合聚合合成了卟啉基的COF,隨后ZnIn2S4 (ZIS) 成功地在卟啉基COF表面原位生長,形成了一種新穎的核殼結構。該COF-ZIS異質結構在光催化析氫(PHE)反應中表現出695 μmol g?1?h?1的速率,大約是ZIS的三倍。通過構建COF-ZIS異質結構,增強了光生載流子的分離和傳輸,為ZIS表面的質子還原提供了更多的電子。 電子順磁共振譜證實了COF-ZIS異質結構通過S型機制進行電荷載流子傳輸的模式。此外,通過在COF-ZIS表面加載Pt作為助催化劑,該異質結構實現了2711 μmol g?1?h?1的有效PHE速率以及卓越的穩定性。值得注意的是,COF-ZIS異質結構的平均壽命通過單粒子熒光光譜觀察比ZIS和COF單獨時分別增加了43.2%和98.9%。 圖文導讀 圖1:COF和COF-ZIS異質結構的合成與表征。 圖2:COF-ZIS異質結構的形貌分析。 圖3:COF-ZIS異質結構的XPS分析。 圖4:COF-ZIS異質結構的光催化性能評估。 圖5:COF-ZIS異質結構的光電化學性能分析。 圖6:COF-ZIS異質結構的能帶結構分析。 總結展望 本研究通過原位生長ZnIn2S4 (ZIS)在給體-受體型共價有機框架(COF)表面,構建了一種新型核殼結構S型異質結,顯著提高了光催化析氫的效率。COF-ZIS異質結構在Pt助催化劑的作用下,實現了2711 μmol g?1?h?1的高效光催化氫氣產生速率,并在400 nm處達到了2.45%的高表觀量子效率。 此外,COF-ZIS異質結構展現出卓越的循環穩定性,通過單粒子熒光光譜觀察,其平均載流子壽命相比ZIS和COF單獨時分別提高了43.2%和98.9%。本研究不僅為設計新型COF基有機-無機S型異質結構提供了新思路,也為開發清潔無污染的能源技術做出了重要貢獻。 文獻信息 標題:Donor-acceptor Covalent Organic Framework/ZnIn2S4 Core-shell Structure S-scheme Heterostructure for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution 期刊:Nano Energy 原創文章,作者:計算搬磚工程師,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/21/e6e78db4bb/ 表征測試 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 ?南航常焜教授AM:非木質素基質構建氣固界面增強光熱催化水蒸氣裂解 2023年9月25日 天津大學ACS Nano:高溫液相沖擊快速合成高熵合金,用于高效催化HER 2024年2月3日 牛!他,今年首篇Nature之后,再發第二篇Science!已手握3篇正刊! 2024年5月22日 ?福建師大陳育明PNAS:高電子態活性位點的工程接觸曲面界面實現高性能鉀離子電池 2024年2月19日 張鐵銳/尚露AEM:MOF-5衍生碳負載Fe SACs用于質子交換膜燃料電池中高效ORR 2023年10月16日 罕見,Science關注中國能源轉型! 2023年10月14日